Система подачи и отсоса жидкости МАК

3.2.1. Система подачи и отсоса жидкости

Для создания капельной струи используется система подачи и отсоса жидкости, предназначенная для создания избыточного давления жидкости и поддержания его в заданных пределах, а также для отсоса неиспользованной жидкости. В маркираторе используется сдвоенный мембранный насос. На рис. 4 изображено устройство жидкостного насоса. Насос состоит из шагового двигателя 1, эксцентрикового вала 2, рамки и двух стоек. К стойкам подсоединены нагнетающий и отсасывающий цилиндры.

Жидкостный насос с шаговым двигателем
Рис. 4. Жидкостный насос с шаговым двигателем

 

Чернила для электрокаплеструйных маркираторов можно разделить на две группы:
Группа I: Водные пищевые (ВП)
Группа II: Метилэтиленкетоновые (МЭК)
Спиртовые пищевые (СП)
Из-за высокой летучести растворителя, для чернил II-группы во время работы маркиратора, требуется долив растворителя. В связи с этим гидросистема маркираторов, где рабочей жидкостью являются чернила группы II, имеет дополнительные устройства контроля вязкости и автоматического долива растворителя.
Структурная схема маркиратора, работающего на водных чернилах (группа I), представлена на рис.5.
Структурная схема и схема расположения элементов гидросистемы с автодоливом показаны на рис.6 и рис.7 соответственно.


Структурная схема гидросистемы без автодолива
Рис. 5. Структурная схема гидросистемы без автодолива


Гидросистемы состоят из следующих элементов:
НЦ и ОЦ — нагнетающий и отсосный цилиндры. Имеют два штуцера: вход (короткий), выход (длинный);
РС — мембранный ресивер, предназначенный для снижения уровня пульсаций давления в гидросистеме. Имеет два штуцера: центральный (вход) имеет обратный клапан, штуцер на периферии — выход;
К — гидроклапан, имеет три штуцера: два крайних — входы, (имеют внутренний сообщающийся канал), центральный штуцер — выход. В исходном состоянии (нет управляющего напряжения) канал выходного штуцера закрыт. Когда клапан открыт, то его штуцеры играют роль тройника (сообщаются между собой);
Ф1 — фильтр чернил. Вход фильтра - со стороны крепления;
Ф4 — фильтр в канале отсоса. Вход фильтра - со стороны крепления (см. рис. 6 и 7);
ПК — перепускной канал; представляет собой металлическую трубку, внутри которой с помощью полиэтиленовой пробки запрессована пустотелая игла. Игла имеет калиброванную длину и диаметр;
T — тройник;
ДД — жидкостный датчик давления;
ДВ — датчик вязкости;
Л — ловушка;
Р1 — резервуар для рабочей жидкости;
ДЛ — датчик ловушки (наличия тромбов). Предназначен для автоматического выключения гидроклапана струи при непопадании струи в ловушку или отсутствие отсоса жидкости из ловушки);
ГК — генератор капель;
ПГ — печатающая головка;
Ш — штуцеры;
• оптические датчики уровня чернил и растворителя (показаны, на рис.2, описание в приложение 10);
• соединительные полиэтиленовые трубки.
На рис. 5 и 7 представлены элементы, не входящие в гидросистему, но необходимые для электризации капель, их контроля и управления:
• система электродов СЭ (заряжающий электрод, совмещенный с датчиком заряда);
• отклоняющая система ОС (отклоняющие электроды ОЭ).
Кроме этого, оба варианта гидросистемы (рис. 5 и 7) дополнительно имеют 2 одинаковых внешних контура:
• контур поддува воздуха — полиэтиленовая трубка, один конец которой соединен с центральным штуцером ШVI шасси маркиратора, а другой подведен внутрь печатающей головки. Контур предназначен для создания небольшого избыточного давления с целью предотвращения попадания пыли, грязи и паров легко воспламеняющихся веществ в печатающую головку. К контуру, при необходимости, подключается компрессор;
• контур связи резервуара гидросистемы с атмосферой ШV– ШVII, предназначенный для выхода насыщенных паров из резервуара для чернил (и растворителя) и предотвращения образования конденсата. При необходимости выход данного контура можно подключить к внешней вентиляционной сети.
На рис. 5 представлена схема гидросистемы маркираторов, где используются водные чернила, не требующие автоматического долива растворителя, где соответственно, отсутствуют элементы, связанные с использованием растворителя.
При включении рабочего режима гидросистемы запускается насос и открывается, примерно на 20 секунд, стравливающий клапан К2. За это время часть чернил первоначально прокачивается через цепь нагнетания Ф1→ НЦ→ Т→ РС и цепь стравливания РС→ ДД→ Ф3 →К3 →К2 →Р1, что приводит обновление чернил в ресивере, и в цепи генератора капель.
От тройника Т цепи нагнетания выходит дополнительная ветвь — цепь рециркуляции Т →ПК →Р1. Через эту цепь постоянно происходит перемешивание чернил в резервуаре. При открытом К3 чернила в резервуар Р1 через эту цепь поступают в значительно меньшем количестве из-за жидкостного сопротивления, создаваемого ПК.
В течение 20с поддерживается высокий темп работы насоса (4–5 об/сек), затем закрывается К3 и гидросистема переходит в режим набора давления. При этом темп работы насоса определяется системой автоматической регулировки давления и в РС начинает интенсивно подниматься давление, контролируемое ДД. Одновременно с набором давления в ресивере РС основная доля чернил поступает в резервуар Р1 через ПК (цепь рециркуляции), так как закрыты К1 и К2.


 

Рис. 6. Схема расположения элементов гидросистемы


1 - резервуар с растворителем
2 - резервуар с чернилами
3 - фильтр
4 - ресивер
5 - жидкостный насос с шаговым двигателем
6 - гидроклапаны
7 - датчик вязкости
8 - датчик давления
9 - измерительная камера датчика вязкости
10 - фильтр


Рис. 7. Структурная схема гидросистемы с автодоливом

 

После набора номинального рабочего давления в гидросистема проверяет состояние тумблер включения струи.
Если тумблер выключен, то темп насоса снижается и система переходит в режим ограничения давления.
Если тумблер включен, то автоматически открывается клапан включения струи К1. В это время на торце ПГ загорается индикатор. Струя через сопловой элемент попадает в ловушку Л и через ДЛ и Ф4 за счет разряжения, создаваемого отсасывающим цилиндром ОЦ, возвращается в резервуар Р1.
Темп насоса постепенно падает до номинального значения (1,7–2,7 об/с). Система регулирования в процессе работы будет поддерживать давление в заданных пределах.
Цилиндры насоса НЦ и ОЦ приводятся в действие от одного электродвигателя. Если для работы ГК требуется постоянное давление определенной величины (в РС), то для надежного отсоса неиспользованных капель из ловушки необходимо создание постоянного разряжения в отсосной цепи
Л→ ДЛ→ Ф4→ ОЦ→ Р1.
Для этого необходимо постоянное вращение электродвигателя насоса. Чтобы одновременно выполнялись вышеуказанные условия, в гидросистеме предусмотрена цепь рециркуляции: Т→ ПК→ Р1. Интенсивность рециркуляции чернил через перепускной клапан ПК значительно выше (на порядок), чем через сопловой элемент из-за различия их сечений. Параметры ПК таковы, что при поддержании постоянного рабочего давления системой регулирования темп насоса (частота работы цилиндров) составляет 1,5-2,7 об/сек.
При выключении маркиратора на несколько секунд открывается стравливающий клапан К2, чтобы снять давление в РС, т. к. на его входе имеется обратный клапан.
На рис. 7 представлена схема гидросистемы с устройством контроля вязкости и автодолива растворителя, включающее дополнительные элементы для контроля вязкости и автодолива растворителя:
• дополнительный резервуар Р2 для растворителя;
• входной клапан для подачи чернил К3;
• входной клапан для подачи растворителя К4;
• датчик вязкости ДВ с измерительной камерой.
На вход НЦ (рис.7) поступают либо чернила через К3, либо растворитель через К4 и сообщающиеся штуцеры К3.
В обоих случаях жидкости поступают через входные фильтры Ф1 и Ф2. Контур нагнетания представляет следующую цепь:
→Ф1 →К3 →НЦ→ДВ →Т →РС → Ф2 → К4
После запуска гидросистемы открывается клапан К3 (подача чернил) и остается открытым на все время работы аппарата. Клапан К3 закрывается лишь в моменты долива растворителя, когда открывается клапан К4 (подача растворителя).
Работа устройства контроля вязкости зависит от процесса рециркуляции чернил через цепь
→ДВ →Т →ПК→Р1
Сопротивление, создаваемое ПК, зависит от состояния вязкости чернил. В случае увеличения вязкости чернил в резервуаре Р1, автоматически происходит подкачка растворителя из Р2. Подкачка растворителя осуществляется порциями: один качок растворителя при открытом К4 и закрытом К3, затем некоторое время качаются чернила приоткрытом К3 и закрытом К4. После 10-30 циклов такой подкачки в течение 15–60 мин прекращается добавление растворителя в чернила. Такой алгоритм поддержания требуемой вязкости чернил обеспечивает защиту чернил от чрезмерного разбавления в РС. Общее количество добавляемого растворителя за 30 циклов составляет приблизительно 4,5мл.
При включении рабочего электропитания запускается насос и также открывается примерно на 20с клапан сброса К2, а клапан К3 при этом открыт.
При достижении рабочего давления открывается клапан подачи струи К1 и рабочая жидкость поступает на ГК, представляющий собой вибрирующую форсунку, на конце которой находится сменный сопловой элемент с запрессованным часовым камнем. Вибрация осуществляется подачей на пьезокерамический преобразователь генератора переменного напряжения ультразвуковой частоты.
Синхронно с частотой вибрации происходит дробление струи на капли. Заряженные капли отклоняются постоянным электрическим полем, а незаряженные капли попадают в ловушку, из которой через фильтр отсоса Ф4 и отсосный цилиндр ОЦ возвращаются в резервуар для рабочей жидкости Р1.
После нажатия кнопки [Power] и подтверждения [Y] закрывается клапан К4, открывается сбросовый клапан К3. Аппарат выключается за 10–25 секунд.